乡村振兴战略下智慧气象为农服务体系研究

李玉华，褚 希，荣云鹏，张 红

(1.山东省气象防灾减灾重点实验室，山东 济南250031； 2.山东省气象服务中心，山东 济南250031；3.山东省桓台县气象局，山东 桓台256400)

0 引言

为农业服务始终是气象工作的重要工作任务之一。乡村振兴战略是国家大政方针，“民族要复兴，乡村必振兴”和“完善农业气象综合监测网络，提升农业气象灾害防范能力”是国家对气象服务乡村振兴战略的具体要求。而“发展智慧农业，建立农业农村大数据体系，推动新一代信息技术与农业生产经营深度融合”是推动乡村振兴的重要措施。“实施新型农业经营主体培育工程，培育发展家庭农场、合作社、龙头企业、社会化服务组织和农业产业化联合体，发展多种形式适度规模经营”成为国家乡村振兴战略的重要一环。2018年9月，中共中央、国务院印发了《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》，“大户+农户”“合作社+农户”“公司+农户”和“平台公司+合作社+农户”等各种新型农业经营主体如雨后春笋般应运而生，农村经济结构和农民耕作方式发生了巨大变化。以山东省为例，2017年，山东省农民合作社、家庭农场等新型农业经营主体数量居全国第1位。2020年，山东省农村土地流转面积达到259.36万hm2，占家庭承包经营土地面积的42.3%。山东全省家庭农场、合作社、龙头企业、社会化服务组织和农业产业化联合体等各类经营主体超过50万家，全省年销售收入500万元以上的农业龙头企业超过1万家，其中国家级106家，省级901家，参与产业化经营的农户超过1 800万户[1]。农村经济结构的改变给传统农业气象服务带来了新挑战，尤其是现代农业的飞速发展和新型农业经营主体的不断扩大，对气象服务提出了新的要求[2-3]。

随着气象现代化的进步，气象业务有了长足发展，数字天气预报、智能网格预报等技术有了较大提升，天气预报产品空间分辨率达到1～5 km，预报实效达到10～15 d，可以有力保障为农气象业务的开展。与此同时，互联网、移动互联网、5G和物联网等技术的发展能够支撑气象服务开展更加广阔的场景应用。依托现代互联网、移动互联网等技术，充分应用气象现代化建设成果，构建精准靶向智慧为农气象服务技术体系，助力新型农业经营主体发展，为乡村振兴战略提供气象保障，成为气象部门需要认真研究解决的重要问题[4-6]。

1 需求特点

新型农业经营主体是适应市场经济和农业生产力发展要求且组织化、社会化程度较高的现代农业生产经营组织形式。新型农业经营主体主要包括专业大户、家庭农场、农民合作社、龙头企业和农业社会化服务组织，具有市场化、专业化、规模化和集约化特征，涵盖了种植、养殖、农产品加工和农产品物流运输的诸多方面[7]。据统计，新型农业经营主体文化水平为大专及以上的比例为8.93%，比传统农户高出8.7%。同时，新型农业经营主体还吸纳了具有丰富工作经验的返乡创业人员，在所调查的新型农业经营主体中，12%的新型农业经营主体负责人曾经是企业管理人员，10%曾是农业技术推广人员，58%曾是外出务工者[8]。由此可见，有知识、重科学的管理经营者成为新型农业经营主体的中坚力量，智能手机在新型农业经营主体管理者中普及，其对互联网、移动互联网和物联网等现代信息技术的应用更广泛，依赖性更高，是智慧为农气象服务的首要目标群体。

新型农业经营主体对气象服务产品的需求不同于传统农业气象服务用户，新型农业经营主体更注重利用气象信息规划自己的生产经营，概括起来主要有以下4方面特点。

一是对精细化的本地气象实况、小时级预报、短临、短期天气预报信息的需求，用于安排当前生产经营和田间管理等，特别是设施农业用户，需要精准的预报信息，便于对大棚通风时间、控温决策、作物管理等设施农业的精准管理。

二是对1周预报及更长时效预报信息的需求，1周预报用于灌溉、施肥、耕作、播种、农药喷洒、收获、晾晒和产品加工运输等，15 d内天气预报用于生产规划、农业设施维护和生产储备等。

三是需要更加具有针对性的气象与农业生产融合气象服务产品，新型农业经营主体希望将自身的劳动经验与气象服务指标关联，按照农业生产经验总结出的气象指标来安排气象灾害防御，即气象指标与农业生产的融合。

四是气象经济理念已经融入到了生产经营行为中，农产品品质气象服务、物流气象服务、保险气象服务等新需求不断涌现。

2 问题及服务结合点

气象信息是广大农村经营者普遍关心的信息，也是为农惠农最有效的信息之一，气象部门提供气象信息服务的途径包括电视天气预报节目、电台广播、报纸、手机短信、电话12121、大喇叭、显示屏和网站等。近几年，气象部门积极发展新媒体气象服务，在原有气象信息发布渠道的基础上，新增了微信、微博、抖音、快手和今日头条等新媒体发布渠道，与此同时，手机气象服务APP也快速兴起，逐渐形成了较为完备的气象信息发布服务体系。

新型农业经营主体较为关注气象服务APP方式，虽然全国多地都在紧跟移动互联网技术发展的步伐，开展为农气象服务系统和手机客户端的研发。但大多是传统为农服务方式的改变，解决的仍是普适的为农气象服务需求，针对性不强，精准感知用户需求的能力不足，智能化程度不高，缺乏针对用户的种植作物个性化、精准化和智能化气象服务能力。气象部门直接面向新型农业经营主体需求的气象服务仍开展较少，用户与气象部门缺乏直接沟通的业务机制和技术手段。

随着移动互联网的发展，为农气象服务的问题越来越突出，主要表现为以下6个方面。

一是气象部门仍然用传统思维方式开展为农气象服务。随着农村经济的变革，农业经营方式已经发生了较大变化，新型农业经营主体的大量涌现使得农业对气象服务产品的需求也趋向多样化，但气象服务变化不大。

二是为农气象服务产品仍偏重普适性、大众化。大部分产品不区分用户需求，存在同质化、没有针对性的问题，不能与用户需求精准匹配，普遍存在以公共气象服务产品代替为农气象服务产品的现象。

三是缺乏精细化为农气象服务产品。气象部门对需求侧的了解较少，缺乏对需求侧的深入细致研究，为农气象服务产品不够精细化。

四是为农气象服务缺乏针对性。广大农村经营者获取气象信息的渠道虽然多，但气象服务产品信息量少，都是气象部门对外发布的公共气象服务信息，农村、城市没有差别，大田农业和设施农业也没有差别，水浇地与非水浇地也没有区别，缺乏针对性的为农气象服务产品。

五是缺乏与农业经营者的互动。气象服务方式是单向推送式，通过电视、广播、网站、12121、手机短信、大喇叭和显示屏等推向农户。气象服务产品与农户需求的融合度不高，农户需要什么天气信息缺乏有效的反馈途径。信息时代需要信息双向沟通，但气象与农户的沟通渠道尚未建立。

六是没有形成为农气象服务品牌。为农气象服务仍然停留在公共气象服务层面，没有直接面向农业生产经营的专业服务品牌。

在乡村振兴战略背景下，新型农业经营主体的快速崛起，有知识、懂管理和善经营的职业农民的大量涌现为气象部门开展智慧气象为农服务带来新的结合点。作物种植、产品品质提升管理、产品加工和物流等各个环节都需要气象信息的参与，各个环节的气象影响因子各不相同，需要提供精准靶向的个性化气象服务产品，如为“一村一品”提升农产品品质的农产品气候评价服务、为农产品保质的交通物流气象服务、减少气象灾害损失的“气象+农业保险”服务和提升美丽乡村建设的特色小镇旅游气象服务等。面对新需求，气象部门需要针对新型农业经营主体特点，开展以需求为导向的精准靶向为农气象信息服务，形成助力新型农业经济体发展的乡村振兴战略气象解决方案，推动为农气象服务能力的整体提升。

3 体系优化

随着新型农业经营主体的普及、农业经营者的水平和能力的普遍提升，现代为农气象服务需要在打造品牌服务、开展直通服务和探索合作模式等方面有所创新。

3.1培育省级服务品牌

目前各级气象部门都在开展为农气象服务，缺乏统一的管理和服务途径，没有形成有影响力的为农气象服务品牌，这让新型农业经营主体难以找到可靠的交流平台和沟通渠道。由于市县级针对的大多是当地农业种植服务，服务领域较为有限，业务技术能力相对薄弱，各市县服务能力参差不齐，打造为农气象服务的品牌具有一定难度。省级为农气象服务的技术和业务能力较强，在省级层面进行为农气象服务品牌的打造具有较高的服务站位，容易形成品牌影响力。因此，需要积极培育以省级为核心的智慧气象为农服务品牌，融合市县地方特色为农服务，实现为农气象服务的品牌化发展。

3.2建立新型直通服务

新型农业经营主体的不断增加加速了农村土地流转力度，越来越多的土地形成了规模化经营，新型农业经营主体紧跟农业发展趋势，运用互联网、物联网等现代技术进行农业生产，因此，新型农业经营主体需要更加便捷的直通式气象服务。气象部门应建立直通式的气象服务手段，基于移动互联网，通过开发手机APP、建立微信发布渠道等为需求侧提供便捷服务，实现为农气象服务信息的实时传播，直通新型农业经营主体端。

3.3探索合作服务模式

在加快推进服务新型农业经营主体的进程中，应以现代农业服务市场需求为导向，以“开放、融合和创新”的发展思维，以更加开放的服务理念，实施更加积极主动的开放战略，打破垄断，服务市场机制更加完善，逐步形成“大众创新、万众创业”的新局面[9]。积极支持社会气象服务公司共同参与农业气象服务，加快引进更加有效的新技术、新方法，通过提供数据支持、共同合作推进等方式，以气象部门为农业服务主体，社会化企业积极协作，立足现代农业服务的发展需求，让农业规模化经营者有更多获取气象服务的机会。建立气象部门、社会化企业和农业规模化经营者的供求联合体，形成气象为农服务的新技术、新业态的格局，使气象深度融入现代农业服务中，促进“气象+公司”、“农业+保险”等多模式社会化为农气象服务的发展，为更好地开展定制化气象服务提供技术支撑[10-11]。

4 体系构建

要满足新型农业经营主体的气象服务需求，还需要按照智慧气象服务的发展理念，紧跟移动互联网技术、物联网、云计算和大数据等新技术的发展，打破为农气象服务的技术壁垒，认真梳理为农服务的每一个环节，通过运用面向用户端的精准数据采集技术、图形图像识别、用户大数据分析、自适应匹配技术及基于位置的信息推送技术等，实现为农气象服务的双向交互、为农气象服务需求识别和分析、为农气象服务产品深加工和自适应匹配以及精准靶向推送，构建全流程的智慧为农服务技术解决方案，形成为农气象服务技术体系，真正实现助力新型农业经营主体快速发展的目的。

4.1信息双向交互技术

传统为农气象服务是一种单向信息传送模式，气象部门无法及时获取用户的种植信息，更不了解用户的需求。移动互联网时代为信息的双向交互提供了便利。利用移动互联网技术，建立气象部门与用户直接沟通的平台，开展面向用户端应用，利用为农服务手机客户端、为农服务微信公众号和为农服务网站等，推进用户社会化气象信息的采集与应用[12-15]。如获取用户地理位置、种植信息，采集用户个性化气象服务指标，收集农业灾情信息等。利用智慧交互技术，根据当地气候条件和作物属性，针对用户不同地域、不同种植特点的气象指标个性化差异，实现用户作物指标自我管理，按照“一人一库”的管理模式，形成用户个性化指标。推进智能气象感知设备融入农业生产的基础设施，嵌入农户移动终端、种植园区和设施大棚等感知用户端环境，获取用户位置的精准气象实况数据，建立用户需求的为农气象服务大数据库。通过面向用户端的精准数据采集，实现为农气象服务信息的双向交互，能够获取新型农业经营主体对气象信息的准确需求，还可将农户的农业生产经验与气象服务指标结合，实现气象指标与农业生产的融合。

4.2需求识别和分析技术

运用图形图像识别技术、智能答询技术等，实现为农气象服务的农户需求信息识别和分析[16-18]。用户上传信息的图形图像识别，通过利用神经网络模式识别、基于小波矩和BP网络的识别、红外图像分形特征提取和识别等技术，对用户上传的图形图像信息，进行需求信息的获取、预处理、特征抽取和选择，实现对图形、图像的特征提取和识别。利用图形、图像识别，将农户相关的图像进行处理、分析，以识别不同模式的各种用户需求信息，进行用户需求设计和服务决策，从而构建用户需求的匹配模型。用户问询信息的智能应答，可利用自动语音识别技术，实现智慧为农服务语音识别、智慧为农服务信息库和智慧为农服务智能应答。利用知识数据库搜索技术、自动语音识别技术，将用户的语音信息进行模糊识别和语义解析，智能化识别用户服务需求，并快速进行信息匹配，利用语音合成技术将服务信息实时转变为声音内容，实现自助答询气象服务。为农气象服务需求识别和分析技术，是对用户交互信息的分析和匹配，通过计算机技术实现对农户需求的智能化识别和分析。

4.3自适应匹配服务技术

将大数据、云计算和人工智能等新技术应用到为农气象服务业务中，实现智能化为农气象服务的数据分析与产品加工、制作。针对大雨、暴雨、大暴雨、大风、高温及强降温等灾害性天气，计算出未来气象灾害落区，实现对农业的高影响天气、极端灾害天气的灾害预警。建立用户需求匹配模型，匹配用户作物的主要影响气象要素、气象要素阈值，按照用户指标构建气象服务分析和作物生育期算法模型，提供短时临近气象灾害实时预警，以及作物生长关键时间点气象服务[19-20]。大数据分析技术实现对用户上传信息数据的分析、管理与应用。利用大数据分析技术，将用户种植信息、农事活动情况等进行分析，为农户提供更多领域的服务。利用用户的种植信息、农事活动等信息，形成周边用户农业信息大数据库，提供“周围的人”的农事活动，以及周围作物的种植分布和管理情况，为用户借助周边他人农业种植信息进行自我决策提供指导。同时，可利用大数据分析技术，结合气象预报信息，有效进行农业病虫害防治，辅助农业气象指数保险决策，助力农户的农事活动和生产规划。

4.4精准靶向推送技术

基于用户位置向用户提供“一对一”的精准靶向农业气象服务信息。开展短时临近气象灾害实时预警及基于作物生长关键时间点的气象服务，在监测到气象灾害实况告警、作物适宜度告警和作物灾情预报等信息时，利用服务器信息推送技术、LBS(基于位置的服务)技术和GPS定位技术，将精细化预报技术与Web GIS技术相结合，实现智慧气象服务信息的精准、靶向推送。此外，结合用户的其他服务需求，通过联合其他农业相关行业及社会化企业技术力量，广泛开展“农业保险+气象”“农产品物流+气象”“乡村特色小镇+气象”和“农产品品质+气象”等定制化气象服务，精准推送特色气象服务产品，通过为农服务精准靶向推送技术匹配农户的个性化需求信息，让特色气象服务更深地融入农业发展中。

5 结束语

在乡村振兴战略背景下，继续推动智慧为农气象服务高质量发展，让气象服务深入农户生产、农业种植、作物生长和作物品质评价等农业各领域是主要方向，实现气象与用户融合、以现代技术为核心的智慧气象为农服务的主要模式。基于新型农业经营主体需求开展智慧为农气象服务技术体系研究，可促进精准化、智慧化为农气象服务的快速发展，也是为农业生产防灾减灾、乡村振兴战略提供高质量气象服务保障的有效途径。